LED 패치 붙여 몸속에 전력 공급…인체삽입 헬스케어기기 수명↑

GIST, 마이크로 LED 패치 개발

국내 연구진이 피부에 부착해 몸속으로 전력을 공급할 수 있는 마이크로 발광다이오드(LED) 패치와 장수명·고성능 인체삽입 헬스케어기기를 동시에 개발했다. 심장 부정맥과 신경자극기 등 인체삽입 헬스케어기기 발전에 기여할 전망이다.

광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 이종호 기계공학부 교수연구팀이 피부에 직접 부착해 몸 안에 전력을 전송할 수 있는 유연한 마이크로 LED 패치를 개발했다고 7일 밝혔다.

또 이 패치를 이용해 기후와 여건에 구애받지 않고 안정적으로 장시간 전력 공급이 가능한 태양전지 통합 인체삽입 헬스케어기기도 선보였다.

마이크로LED를 이용한 전력공급과정 개념도.
마이크로LED를 이용한 전력공급과정 개념도.

연구팀은 적색 영역의 빛이 상대적으로 생체 조직 투과율이 높다는 사실에 착안, 670나노미터(㎚) 파장 적색 마이크로 LED 패치를 제작했다. 이 패치는 복잡한 회로 없이 쉽게 구할 수 있는 배터리로 구동한다. 피부에 직접 부착할 경우 생길 수 있는 이물감이나 화상, 땀 문제를 해결했다. 반복해 구부려도 부서지지 않도록 설계했다.

연구팀은 패치로부터 전력을 공급받는 태양전지에 의한 광전류로 작동하는 인체삽입 헬스케어 기기도 개발했다. 동물 실험 결과, 쥐 피부에 부착한 패치는 쥐 몸속에 삽입한 헬스케어기기에 장착한 0.11㎡ 크기 태양전지를 통해 8.2마이크로와트(㎼) 전력을 공급하는 것으로 확인했다.

이는 심장 부정맥 치료기기인 심박 조율기를 구동하기에 충분하며 태양전지 면적을 늘리는 간단한 방법으로 전력량을 증가할 수 있다는 것을 의미한다.

피부에 자유롭게 붙였다 뗄 수 있는 유연한 마이크로 LED 패치(위쪽). 아래는 옷 속 피부에 부착해 사용할 수 있음을 보여준다.
피부에 자유롭게 붙였다 뗄 수 있는 유연한 마이크로 LED 패치(위쪽). 아래는 옷 속 피부에 부착해 사용할 수 있음을 보여준다.

연구팀은 마이크로 LED 패치와 태양전지 인체삽입 헬스케어기기를 함께 사용할 경우 최소 20년 이상 수명을 유지할 수 있을 것으로 내다봤다.

현재 심박조율기나 뇌자극기, 척주신경자극기 등 인체삽입 헬스케어기기는 외부에서 전력을 공급하지 못해 3~8년 내 교체해야 한다. 수술에 따른 환자 고통과 비용부담도 크다.

이종호 교수는 “인체 내 전력량 부족 문제는 다기능 고성능 인체삽입 헬스케어기기 개발의 가장 큰 제약 중 하나”라며 “언제 어느 때라도 몸속에 전력을 공급해 인체 기능을 보조하는 새로운 기술개발에 노력하겠다”고 말했다.

손가락 생체 조직을 통과하는 마이크로LED의 적색광(왼쪽)과 유연성 마이크로LED 패치에서 피부를 통해 빛을 조사하는 모습.
손가락 생체 조직을 통과하는 마이크로LED의 적색광(왼쪽)과 유연성 마이크로LED 패치에서 피부를 통해 빛을 조사하는 모습.
이종호 GIST 교수.
이종호 GIST 교수.

광주=김한식기자 hskim@etnews.com